單體計量槽裂紋分析及對策

郭 穎 劉杲凱

（巨化集團公司壓力容器檢測站 浙江衢州）

1.容器基本情況

容器設計單位，巨化規(guī)劃設計院。制造單位，北京金屬結(jié)構(gòu)廠。容器內(nèi)徑2200 mm，厚度8 mm，材料1Cr18Ni9Ti。介質(zhì)氯乙稀，設計壓力0.7 MPa，工作溫度為常溫，工作壓力0.5 MPa。2010年對容器進行全面檢驗，測定最小壁厚7.4 mm，正常。焊縫滲透檢測時，發(fā)現(xiàn)上封頭環(huán)縫（外表面）兩側(cè)熱影響區(qū)存在大量表面裂紋，裂紋垂直于焊縫。選擇3處裂紋部位用砂輪機打磨，打磨深度2 mm，仍有裂紋顯示（圖1）。對焊縫進行大范圍滲透檢測，發(fā)現(xiàn)中、下部環(huán)縫兩側(cè)熱影響區(qū)均存在大量表面裂紋，鑒于大量表面裂紋難以打磨消除，將該容器的安全狀況等級定為5級。

2.檢驗分析

對容器本體材料進行化學成分分析，分析結(jié)果表明材料正常，打開人孔進入容器內(nèi)壁進行滲透檢測，未發(fā)現(xiàn)表面裂紋（容器內(nèi)部介質(zhì)為氯乙烯單體，無氯離子產(chǎn)生條件），說明應力腐蝕裂紋是由外表面產(chǎn)生的。該容器外部保溫材料為巖棉，通過對容器外表面的巖棉（浸出液離子含量按JC/T 618-1996）進行氯離子含量測定，氯離子含量為94×10-6。

3.檢驗結(jié)論

容器經(jīng)過長時間使用，雨水和空氣中的冷凝水進入保溫層內(nèi)部，經(jīng)過不斷蒸發(fā)，保溫層中的氯離子逐漸濃縮在容器外表面，在拉伸應力的作用下，鈍化膜被破壞的區(qū)域成為腐蝕電池的陽極區(qū)，產(chǎn)生連續(xù)不斷地電化學腐蝕，最終導致應力腐蝕裂紋產(chǎn)生。

圖1 砂輪機打磨顯示的裂紋

4.教訓和啟示

不銹鋼容器應盡量避免采用氯離子、氟離子含量高的巖棉保溫材料，而在其他的不銹鋼存在氯離子、氟離子應力腐蝕條件時，應通過選擇耐腐蝕材料、控制應力、降低介質(zhì)氯離子、氟離子含量來防止應力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。

（1）材料。材料選擇上，選用更耐腐蝕的不銹鋼（如304/304L、316/316L或者雙相不銹鋼）。保溫材料，避免采用氯離子、氟離子含量高的巖棉保溫材料。

（2）控制應力。降低設備的殘余應力，在容器的生產(chǎn)制造過程中對焊接工藝、焊接材料進行嚴格質(zhì)量控制，對應力集中部位盡可能實施消除應力處理。改進最后一道的酸洗鈍化工藝,使不銹鋼表面能形成良好致密的保護膜。最后對加工表面進行拋光,以消除表面的劃痕及壓傷,保持表面光滑,防止應力集中的產(chǎn)生。

（3）腐蝕環(huán)境?？刂平橘|(zhì)中氯離子、氟離子含量。內(nèi)表面或外表面采用致密性好的環(huán)氧樹脂等涂料對腐蝕環(huán)境進行隔離。